Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Identificering af mekanisme der kan reparere skader på vores arvemasse

En af de mest hyppige former for skade i arvemassen er brud på den ene af strengene i vores DNA. Forskere har nu fundet en mekanisme, der naturligt kan reparere disse brud og dermed være med til at undertrykke udviklingen af kræft.

24.08.2015 | Lisbeth Heilesen

Når cellens kopieringsapparat støder på et enkeltstrengs brud i DNA’et, opstår et dobbeltstrengs brud. Dette brud repareres med en mekanisme, som er upræcis (her vist i rød). For at undgå større områder i DNA’et, hvor der inkorporeres fejl, benytter cellen en nuklease (Mus81), som er i stand til mindske den distance, hvor upræcis kopiering sker (Foto: Colourbox; skitse: Lotte Bjergbæk)

Vores arvemasse (DNA) er konstant udsat for skadelige påvirkninger, og i gennemsnit vil der opstå cirka 1/2 million skader i arvemassen over et døgn i en menneskecelle. En af de mest hyppige former for skade i arvemassen er brud på den ene af strengene i DNA-dobbelthelixen (et enkeltstrengs brud). Streng-brud på DNA-helixen kan være en væsentlig risikofaktor til udvikling af kræft, og netop derfor har cellen udviklet forskellige mekanismer, som kan henholdsvis opdage og reparere skaden. Reparation af skaden skal helst ske så præcist som muligt for at undgå fejl (mutationer) eller andre ændringer i arvemassen, da dette kan forstærke udviklingen af kræft.

Et enkeltstrengs brud i DNA’et er i sig selv ikke den store udfordring for cellen, men udfordringen kommer, når dette enkeltstrengs brud omdannes til et dobbeltstrengs brud, dvs. hvor der er brud på begge strenge af DNA-helixen. Dette vil typisk opstå, når cellen kopierer sit DNA (lave en identisk kopi af sit genetiske arvemateriale) under en proces, som kaldes replikation. Denne proces er en forudsætning for, at cellen kan dele sig. Når cellens kopieringsapparat støder på et enkeltstrengs brud i arvematerialet, omdannes dette til et dobbeltstrengs brud. Dette brud kræver en helt speciel reparationsmekanisme, som involverer mange cellulære faktorer, og hvor DNA'et undergår en række strukturændringer.

Indtil i dag har man kun studeret denne reparationsmekanisme i celler, som ikke er i gang med kopieringsprocessen, og man har derfor i høj grad manglet viden om, hvorledes denne proces vil foregå under mere naturlige forhold i cellen. De hidtidige studier af denne reparationsmekanisme har desuden konkluderet, at den er meget upræcis og bidrager med mange mutationer. Dette er paradoksalt, da det ikke er ønskværdigt at reparere en hyppigt forekommende skade med en mekanisme, som inkorporerer mange mutationer.

Det nye studie, der netop er publiceret i det anerkendte tidsskrift Science, har taget udgangspunkt i et unikt cellulært system udviklet i lektor Lotte Bjergbæks laboratorium ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet. Dette cellulære system gør det muligt præcist at studere reparationen af et enkeltstrengs brud, som forvandles til et dobbeltstrengs brud under kopieringsprocessen. Man har anvendt dette system til at undersøge mutationsniveauet i umiddelbar nærhed af det dannede dobbeltstrengs brud. De nye resultater har nu på detaljeret vis fået klarlagt mekanismen, hvormed cellen under naturlige forhold kan overkomme denne type brud uden større konsekvenser i form af mutationer for cellen - noget der i årevis har været en stor gåde inden for forskningsfeltet.

Med fundet af en mekanisme, der er med til at hindre fejl i arvemassen, er der samtidig skabt større indsigt i, hvorledes kræftceller er i stand til at tilpasse sig de cellulære omgivelser og dermed er med til at formere sig. Dette har perspektiver for fremtidig prognose og behandling af kræft.


Link til den videnskabelige artikel i Science:

www.sciencemag.org/content/349/6249/742.full


Mere information

Lektor Lotte Bjergbæk
Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet
lbj@mbg.au.dk - Mobil: 2326 2695

 

Forskning